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JP6497367B2 - PLANT CONTROL DEVICE, PLANT CONTROL METHOD, PLANT CONTROL PROGRAM, AND RECORDING MEDIUM - Google Patents
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PLANT CONTROL DEVICE, PLANT CONTROL METHOD, PLANT CONTROL PROGRAM, AND RECORDING MEDIUM Download PDF

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Description

本発明は、プラント制御装置、プラント制御方法、プラント制御プログラム及び記録媒体に関する。   The present invention relates to a plant control device, a plant control method, a plant control program, and a recording medium.

従来から、化学等の工業プラント、ガス田や油田等の井戸元やその周辺を管理制御するプラント、水力・火力・原子力等の発電を管理制御するプラント、太陽光や風力等の環境発電を管理制御するプラント、上下水やダム等を管理制御するプラント等のプラントや工場等(以下、これらを総称する場合には「プラント」という)においては、フィールド機器と呼ばれる測定器又は操作器等の現場機器と、これらを制御する制御装置とが通信手段を介して接続された分散制御システム(DCS:Distributed Control System)が構築されており、高度な自動操業が実現されている。   Conventionally, chemical and industrial plants, plants that manage and control wells such as gas fields and oil fields, and their surroundings, plants that manage and control power generation such as hydropower, thermal power, and nuclear power, and environmental power generation such as solar and wind power In a plant to be controlled, a plant or factory such as a plant to manage and control water and sewage, a dam, etc. (hereinafter referred to as “plant” when collectively referred to as these), a field device called a measuring instrument or an operating device A distributed control system (DCS: Distributed Control System) in which devices and control devices that control these devices are connected via communication means is constructed, and high-level automatic operation is realized.

上記のような高度な自動操業を実現するために構築されるプラントのシステム等においては、プラントの操業状態をボードオペレータと呼ばれる監視者が監視している。プラントの収量、運転状況、アラームの発生状況等の操業状態は、センサ等の測定器で測定され、DCSを介して収集されて操作盤や監視端末のモニタ等の監視装置に表示される。ボードオペレータは、監視装置を介してプラントに異常を認識したとき、又はプラントの収量を増減させるとき等には、フィールドオペレータと呼ばれる作業者に対して、機器の調査、点検又は交換等の指示を行い、若しくはバルブ等の操作器の調整指示を行う。   In a plant system or the like constructed to realize the above-described advanced automatic operation, a supervisor called a board operator monitors the operation state of the plant. Operational status such as plant yield, operating status, and alarm occurrence status is measured by a measuring instrument such as a sensor, collected via DCS, and displayed on a monitoring device such as an operation panel or a monitor of a monitoring terminal. When the board operator recognizes an abnormality in the plant through the monitoring device or increases or decreases the yield of the plant, the board operator instructs the operator called a field operator to investigate, inspect or replace the equipment. Or adjustment instructions for operating devices such as valves.

また、プラントの制御において、センサ等の入力情報をサンプルデータとした判断モデルを用いた人工知能により、作業者に対して情報を提供するシステムがある(例えば、引用文献1〜2を参照)。   Further, in plant control, there is a system that provides information to an operator by using artificial intelligence using a judgment model using input information from a sensor or the like as sample data (see, for example, cited references 1 and 2).

特開2014−174993号公報JP 2014-174993 A 特表2015−530652号公報Special table 2015-530652 gazette

しかし、ボードオペレータとフィールドオペレータによるプラントの操業においては、人件費等のコストが必要であり、また、人為的なミスが発生する場合があった。   However, in the plant operation by the board operator and the field operator, costs such as labor costs are necessary, and human error may occur.

また、人工知能を利用したシステムにおいては、プラントの安全が確保されない運転条件が操作器等に対して指示される可能性があった。また、プラントの安全を確保するために、システムが出力する操作指示を直接プラントの機器に入力せずに、作業者に対して助言として通知して、作業者が助言の内容を確認してから実際の操作をする場合があった。   In addition, in a system using artificial intelligence, there is a possibility that an operating condition that does not ensure the safety of the plant is instructed to the operating device or the like. Also, in order to ensure the safety of the plant, do not input the operation instructions output by the system directly to the plant equipment, notify the worker as advice, and confirm the content of the advice from the worker. There was a case of actual operation.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、安全性が高くコスト低減が可能なプラント制御装置、プラント制御方法、プラント制御プログラム及び記録媒体を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a plant control device, a plant control method, a plant control program, and a recording medium that are highly safe and can reduce costs.

(1)上記の課題を解決するため、本発明のプラント制御装置は、プラントが危険になる運転状態を模擬的に表した模擬危険状態を登録する模擬危険状態登録部と、前記プラントの運転状態を取得する運転状態取得部と、取得された前記運転状態と登録された前記模擬危険状態とを学習して、前記プラントの運転モデルを生成する学習部と、取得された前記運転状態と生成された前記運転モデルとに基づき、前記プラントの運転パラメータを決定する決定部と、決定された前記運転パラメータに基づき前記プラントの運転を指示する運転指示部とを備える。   (1) In order to solve the above-described problem, the plant control apparatus of the present invention includes a simulated dangerous state registration unit that registers a simulated dangerous state that simulates an operational state in which the plant is dangerous, and the operational state of the plant. An operation state acquisition unit that acquires the operation state, a learning unit that learns the acquired operation state and the registered simulated dangerous state, and generates an operation model of the plant, and the acquired operation state is generated. A determination unit that determines an operation parameter of the plant based on the operation model; and an operation instruction unit that instructs the operation of the plant based on the determined operation parameter.

(2)また、本発明のプラント制御装置において、前記学習部は、取得された前記運転状態と登録された前記模擬危険状態とを前記運転状態の不適合さを示す損失関数として学習し、前記運転状態と前記損失関数とを対応付けて前記運転モデルを生成し、前記決定部は、取得された前記運転状態の前記損失関数を算出し、生成された前記運転モデルに基づき、前記損失関数を減少させる前記運転パラメータを決定する。   (2) Moreover, in the plant control apparatus of the present invention, the learning unit learns the acquired operating state and the registered simulated dangerous state as a loss function indicating incompatibility of the operating state, and the operation The operation model is generated by associating the state with the loss function, and the determination unit calculates the loss function of the acquired operation state, and reduces the loss function based on the generated operation model. The operation parameter to be determined is determined.

(3)また、本発明のプラント制御装置において、前記学習部は、学習した前記模擬危険状態において前記損失関数が増大するように前記運転モデルを生成する。   (3) Moreover, in the plant control apparatus of the present invention, the learning unit generates the operation model so that the loss function increases in the learned simulated dangerous state.

(4)また、本発明のプラント制御装置において、前記運転指示部は、前記運転状態を調節する機器に対して前記プラントの運転を指示する。   (4) Moreover, the plant control apparatus of this invention WHEREIN: The said operation instruction | indication part instruct | indicates the driving | operation of the said plant with respect to the apparatus which adjusts the said operation state.

(5)また、本発明のプラント制御装置において、前記運転指示部は、前記プラントを調節する機器を操作する作業者に対して前記プラントの運転を指示する。   (5) Moreover, the plant control apparatus of this invention WHEREIN: The said operation instruction | indication part instruct | indicates the driving | operation of the said plant with respect to the operator who operates the apparatus which adjusts the said plant.

(6)また、本発明のプラント制御装置において、前記プラントの目標収量を取得する目標収量取得部をさらに備え、前記決定部は、取得された前記目標収量が変更された場合には、前記運転モデルに基づき、前記模擬危険状態を回避するように前記運転パラメータを決定する。   (6) The plant control device of the present invention further includes a target yield acquisition unit that acquires a target yield of the plant, and the determination unit performs the operation when the acquired target yield is changed. Based on the model, the operating parameters are determined so as to avoid the simulated dangerous state.

(7)また、本発明のプラント制御装置において、前記目標収量取得部は、前記目標収量の設定期間をさらに取得し、前記決定部は、取得された前記設定期間における目標収穫量に基づき前記運転パラメータを決定する。   (7) Moreover, in the plant control apparatus of the present invention, the target yield acquisition unit further acquires a set period for the target yield, and the determination unit performs the operation based on the acquired target yield in the set period. Determine the parameters.

(8)上記の課題を解決するため、本発明のプラント制御装置は、プラントの機器を制御する運転制御部と、前記プラント制御部の動作状態を管理する製造実行部と、プラントが危険になる運転状態を模擬的に表した模擬危険状態を登録する模擬危険状態登録部と、前記プラントの運転状態を取得する運転状態取得部と、取得された前記運転状態と登録された前記模擬危険状態とを学習して、前記プラントの運転モデルを生成する学習部と、取得された前記運転状態と生成された前記運転モデルとに基づき、前記プラントの運転パラメータを決定する決定部と、決定された前記運転パラメータに基づき前記運転制御部に対して前記プラントの運転を指示する運転指示部とを備える。   (8) In order to solve the above-described problems, the plant control apparatus of the present invention is an operation control unit that controls plant equipment, a manufacturing execution unit that manages the operating state of the plant control unit, and the plant becomes dangerous. A simulated dangerous state registration unit for registering a simulated dangerous state representing the operational state; an operational state acquisition unit for acquiring the operational state of the plant; and the simulated dangerous state registered with the acquired operational state Learning unit for generating an operation model of the plant, a determination unit for determining an operation parameter of the plant based on the acquired operation state and the generated operation model, and the determined An operation instruction unit that instructs the operation control unit to operate the plant based on an operation parameter.

(9)上記の課題を解決するため、本発明のプラント制御方法は、プラントが危険になる運転状態を模擬的に表した模擬危険状態を登録する模擬危険状態登録ステップと、前記プラントの運転状態を取得する運転状態取得ステップと、取得された前記運転状態と登録された前記模擬危険状態とを学習して、前記プラントの運転モデルを生成する学習ステップと、取得された前記運転状態と生成された前記運転モデルとに基づき、前記プラントの運転パラメータを決定する決定ステップと、決定された前記運転パラメータに基づき前記プラントの運転を指示する運転指示ステップとを含む。   (9) In order to solve the above-described problem, the plant control method of the present invention includes a simulated dangerous state registration step for registering a simulated dangerous state that simulates an operational state in which the plant is dangerous, and the operational state of the plant. The operation state acquisition step of acquiring the operation state, the acquired operation state and the registered simulated dangerous state are learned, a learning step of generating an operation model of the plant, and the acquired operation state are generated. A determination step of determining an operation parameter of the plant based on the operation model, and an operation instruction step of instructing an operation of the plant based on the determined operation parameter.

(10)上記の課題を解決するため、本発明のプラント制御プログラムは、プラントが危険になる運転状態を模擬的に表した模擬危険状態を登録する模擬危険状態登録処理と、前記プラントの運転状態を取得する運転状態取得処理と、取得された前記運転状態と登録された前記模擬危険状態とを学習して、前記プラントの運転モデルを生成する学習処理と、取得された前記運転状態と生成された前記運転モデルとに基づき、前記プラントの運転パラメータを決定する決定処理と、決定された前記運転パラメータに基づき前記プラントの運転を指示する運転指示処理とをコンピュータ実行させる。   (10) In order to solve the above-described problem, the plant control program of the present invention includes a simulated dangerous state registration process for registering a simulated dangerous state that simulates an operational state in which the plant is dangerous, and an operational state of the plant. Learning processing for acquiring the operating state of the plant by learning the acquired operating state and the registered simulated dangerous state, and the acquired operating state is generated. Based on the operation model, a determination process for determining an operation parameter of the plant and an operation instruction process for instructing an operation of the plant based on the determined operation parameter are executed by a computer.

(11)上記の課題を解決するため、本発明の記録媒体は、プラントが危険になる運転状態を模擬的に表した模擬危険状態を登録する模擬危険状態登録処理と、前記プラントの運転状態を取得する運転状態取得処理と、取得された前記運転状態と登録された前記模擬危険状態とを学習して、前記プラントの運転モデルを生成する学習処理と、取得された前記運転状態と生成された前記運転モデルとに基づき、前記プラントの運転パラメータを決定する決定処理と、決定された前記運転パラメータに基づき前記プラントの運転を指示する運転指示処理とをコンピュータ実行させるプラント制御プログラムを記録している。   (11) In order to solve the above problems, the recording medium of the present invention includes a simulated dangerous state registration process for registering a simulated dangerous state that simulates an operational state in which the plant is dangerous, and an operational state of the plant. The operation state acquisition process to be acquired, the acquired operation state and the registered simulated dangerous state are learned to generate an operation model of the plant, and the acquired operation state is generated. A plant control program is recorded that causes a computer to execute a determination process for determining an operation parameter of the plant based on the operation model and an operation instruction process for instructing an operation of the plant based on the determined operation parameter. .

本発明によれば、安全性が高くコスト低減が可能なプラント制御装置、プラント制御方法、プラント制御プログラム及び記録媒体を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a plant control device, a plant control method, a plant control program, and a recording medium that are highly safe and capable of reducing costs.

実施形態におけるプラント制御装置を用いるプラントの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the plant using the plant control apparatus in embodiment. 実施形態におけるプラント制御装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the hardware constitutions of the plant control apparatus in embodiment. 実施形態におけるプラント制御装置のソフトウェア構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the software structure of the plant control apparatus in embodiment. 実施形態におけるプラント制御装置で学習される模擬危険状態の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the simulation dangerous state learned with the plant control apparatus in embodiment. 実施形態におけるプラント制御装置で学習されるヒストリーデータの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the history data learned with the plant control apparatus in embodiment. 実施形態におけるプラント制御装置で学習される模擬危険状態を含む空間の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the space containing the simulation dangerous state learned with the plant control apparatus in embodiment. 実施形態におけるプラント制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of operation | movement of the plant control apparatus in embodiment. 実施形態におけるプラント制御装置の目標収量設定画面の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the target yield setting screen of the plant control apparatus in embodiment.

以下、図面を参照して本発明の一実施形態におけるプラント制御装置、プラント制御方法、プラント制御プログラム及び記録媒体について詳細に説明する。   Hereinafter, a plant control device, a plant control method, a plant control program, and a recording medium according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

先ず、図1を用いて、プラント制御装置を用いたプラントの概要を説明する。図1は、実施形態におけるプラント制御装置を用いるプラントの構成例を示す図である。図1において、プラント100は、プラント制御装置1、基幹業務システム2、製造実行システム3、運転制御装置4、操作盤5、保全機器6、フィールドオペレータ端末7、プラント機器P0を有する。   First, the outline | summary of the plant using a plant control apparatus is demonstrated using FIG. Drawing 1 is a figure showing the example of composition of the plant using the plant control device in an embodiment. In FIG. 1, a plant 100 includes a plant control device 1, a core business system 2, a manufacturing execution system 3, an operation control device 4, an operation panel 5, a maintenance device 6, a field operator terminal 7, and a plant device P0.

プラント機器P0は、反応器P1、タンクP2、センサS1〜センサS6及びバルブV1〜V3を有する。プラント機器P0は、所定の生成物(生産物)を生成する。反応器P1は、例えば投入された材料を化学反応させて生成物を生成させる装置であり、タンクP2は、反応器P1で生成された生成物を収納する。センサS1〜センサS6は、例えば、差圧計、温度計、流量計等の物理量(圧力、温度等)の信号を運転制御装置4に入力する入力機器である。センサS6は、プラント機器P0で生成された生成物の収量を測定する測定装置である。本実施形態においてプラント100は、センサS6で測定された生成物の収量を目標収量にするように制御される。バルブV1〜V3は、運転制御装置4からバルブ開度の指示が出力される出力機器であり、バルブ開度によって材料又は生成物の流量や圧力を可変させる。プラント機器P0の中で、センサS1〜センサS6及びバルブV1〜V3を、以下「フィールド機器」という。フィールド機器は、プラント制御装置1の制御対象であり、フィールド機器を制御することによりプラント機器P0による生成物の収量等を制御することができる。なお、以下の説明において、プラント機器P0と言う場合、プラント機器P0に含まれる1又は複数の機器のことを言うものとする。また、図1で図示したプラント機器P0はプラントの構成を例示したものであり、入力機器や出力機器は上記構成には限定されない。例えば、入力機器として、スイッチ類等を含んでいてもよい。また、出力機器として、ポンプ等のアクチュエータ、ヒータ等の機器を含んでいてもよい。また、図1で図示する各機器を接続する線は、有線又は無線の通信線を示している。有線通信又は無線通信は、図示しない通信機器及びネットワークを介して行われるようにしてもよい。   The plant equipment P0 includes a reactor P1, a tank P2, sensors S1 to S6, and valves V1 to V3. The plant equipment P0 generates a predetermined product (product). The reactor P1 is a device that generates a product by, for example, chemically reacting charged materials, and the tank P2 stores the product generated in the reactor P1. The sensors S <b> 1 to S <b> 6 are input devices that input signals of physical quantities (pressure, temperature, etc.) such as a differential pressure gauge, a thermometer, and a flow meter to the operation control device 4. The sensor S6 is a measuring device that measures the yield of the product generated by the plant equipment P0. In the present embodiment, the plant 100 is controlled so that the yield of the product measured by the sensor S6 becomes the target yield. The valves V <b> 1 to V <b> 3 are output devices that output a valve opening instruction from the operation control device 4, and vary the flow rate or pressure of the material or product depending on the valve opening. In the plant equipment P0, the sensors S1 to S6 and the valves V1 to V3 are hereinafter referred to as “field equipment”. The field device is a control target of the plant control apparatus 1, and by controlling the field device, the yield of the product by the plant device P0 can be controlled. In the following description, the plant equipment P0 refers to one or a plurality of equipment included in the plant equipment P0. Moreover, the plant equipment P0 illustrated in FIG. 1 illustrates the configuration of the plant, and the input device and the output device are not limited to the above configuration. For example, the input device may include switches and the like. Further, the output device may include an actuator such as a pump and a device such as a heater. Moreover, the line which connects each apparatus shown in FIG. 1 has shown the wired or wireless communication line. Wired communication or wireless communication may be performed via a communication device and a network (not shown).

基幹業務システム2は、例えば、会計処理、生産管理、販売管理等の経営資源を管理するためのプロセス製造業向けERP(Enterprise Resource Planning:経営資源統合)システムである。基幹業務システム2は、プラントの運転状態の情報を経営資源の管理情報として利用してもよい。また、基幹業務システム2は、プラントの保守や修理の業務情報を管理する保守管理システム等を含んでいてもよい。基幹業務システム2は、例えば、サーバ装置、デスクトップ型PC等の汎用コンピュータである。   The core business system 2 is, for example, an ERP (Enterprise Resource Planning) system for the process manufacturing industry for managing management resources such as accounting processing, production management, and sales management. The core business system 2 may use information on the operation state of the plant as management information for management resources. Further, the core business system 2 may include a maintenance management system for managing business information for plant maintenance and repair. The core business system 2 is a general-purpose computer such as a server device or a desktop PC, for example.

製造実行システム3は、例えば、基幹業務システム2と運転制御装置4との間に位置するMES(Manufacturing Execution System)であり、運転制御装置4が取得したプラント機器P0の動作状態や作業者の作業状況等を監視し、又は管理する。製造実行システム3は、プラント制御装置1と通信して、例えば、基幹業務システム2から取得した目標収量等の情報をプラント制御装置1に出力する。また、プラント制御装置1から取得されたプラント機器P0を動作させるための運転指示の情報を取得する。製造実行システム3は、例えば、サーバ装置、デスクトップ型PC等の汎用コンピュータである。   The manufacturing execution system 3 is, for example, a MES (Manufacturing Execution System) located between the core business system 2 and the operation control device 4. The operation state of the plant equipment P0 acquired by the operation control device 4 and the work of the operator Monitor or manage the situation. The manufacturing execution system 3 communicates with the plant control device 1 and outputs information such as a target yield acquired from the core business system 2 to the plant control device 1, for example. Moreover, the information of the driving | operation instruction | indication for operating the plant apparatus P0 acquired from the plant control apparatus 1 is acquired. The manufacturing execution system 3 is a general-purpose computer such as a server device or a desktop PC, for example.

運転制御装置4は、センサS1〜センサS6等の入力機器からセンサにおける測定値等を取得し、バルブV1〜バルブV3等の出力機器を動作させる指示を出力することによりフィールド機器の動作を制御する。本実施形態において、センサS1〜センサS6から取得される測定値やバルブV1〜バルブV3等に出力する出力値はプラントの運転状態を示す数値で表される指標(以下、「数値指標」という。)であり、運転制御装置4は、数値指標をプラント制御装置1に対して出力する。運転制御装置4は、例えば、FA(Factory Automation)コンピュータ、PLC(Programmable Logic Controller)等の装置である。   The operation control device 4 controls the operation of the field device by acquiring the measured value in the sensor from the input devices such as the sensors S1 to S6 and outputting an instruction for operating the output devices such as the valves V1 to V3. . In the present embodiment, the measured values acquired from the sensors S1 to S6 and the output values output to the valves V1 to V3 and the like are referred to as numerical values indicating the operation state of the plant (hereinafter referred to as “numerical indexes”). The operation control device 4 outputs a numerical index to the plant control device 1. The operation control device 4 is, for example, a device such as an FA (Factory Automation) computer or a PLC (Programmable Logic Controller).

操作盤5は、プラントのフィールドオペレータがフィールド機器の動作状態を監視し、フィールド機器を操作するための装置である。操作盤5は、例えば、ランプ、ディスプレイ等の表示機器、又は押しボタンスイッチ、キーボード等の操作機器を有する。本実施形態においては、後述するプラント制御装置1から出力されるプラントの運転を指示する運転指示を受けたフィールドオペレータは、操作盤5の操作機器を用いてプラント機器P0のフィールド機器を操作するものとする。   The operation panel 5 is a device for a field operator of the plant to monitor the operation state of the field device and operate the field device. The operation panel 5 includes display devices such as lamps and displays, or operation devices such as push button switches and a keyboard. In the present embodiment, the field operator who has received an operation instruction for instructing the operation of the plant output from the plant control apparatus 1 described later operates the field device of the plant device P0 using the operation device of the operation panel 5. And

保全機器6は、フィールドオペレータがフィールド機器の保全を行うための機器である。フィールド機器の保全とは、例えば、フィールド機器に設定された機器情報を読み出して確認する処理、フィールド機器に対して新たな機器情報(パラメータ)を設定する処理、フィールド機器に設定された機器情報を調整又は変更する処理、ならびにフィールド機器に機器情報を設定して所定の動作を実行させる処理等である。保全機器6は、フィールド機器との間で、例えば、有線通信又は無線通信を用いて通信を行う通信機能を有する。保全機器6は、通信機能を用いて、フィールド機器の保全を行う。保全機器6が通信機能を用いて行う上記保全においてフィールド機器と送受信する情報を「保全情報」という。保全情報には、上述のようにフィールド機器から読み出した情報の外に、フィールドオペレータが保全機器6に記録した、テキスト情報、画像情報、音声情報等を含んでいてもよい。保全機器6は、保全情報をプラント制御装置1に送信する。保全機器6は、ノート型又はタブレット型のコンピュータ、PDA(Personal Digital Assistant)、又はスマートフォン等である。   The maintenance device 6 is a device for the field operator to maintain the field device. Field device maintenance includes, for example, processing for reading and confirming device information set in a field device, processing for setting new device information (parameter) for a field device, and device information set for a field device. For example, a process of adjusting or changing, a process of setting device information in a field device, and executing a predetermined operation. The maintenance device 6 has a communication function for performing communication with the field device using, for example, wired communication or wireless communication. The maintenance device 6 maintains field devices using a communication function. Information transmitted and received with the field device in the maintenance performed by the maintenance device 6 using the communication function is referred to as “maintenance information”. The maintenance information may include text information, image information, audio information, and the like recorded in the maintenance device 6 by the field operator in addition to the information read from the field device as described above. The maintenance device 6 transmits maintenance information to the plant control device 1. The maintenance device 6 is a notebook or tablet computer, a PDA (Personal Digital Assistant), a smartphone, or the like.

フィールドオペレータ端末7は、フィールドオペレータが所持する端末装置である。フィールドオペレータ端末7は、プラント制御装置1から出力されるプラントの運転を指示する運転指示を取得する。フィールドオペレータ端末7は、例えば、電子メール、チャット、音声通話等の通信手段によってプラント制御装置1から運転指示を取得してフィールドオペレータに報知する。フィールドオペレータ端末7は、ノート型又はタブレット型のコンピュータ、PDA、又はスマートフォン等である。   The field operator terminal 7 is a terminal device possessed by the field operator. The field operator terminal 7 acquires an operation instruction that instructs operation of the plant that is output from the plant control device 1. The field operator terminal 7 obtains an operation instruction from the plant control device 1 through communication means such as e-mail, chat, and voice call, and notifies the field operator. The field operator terminal 7 is a notebook or tablet computer, PDA, smartphone or the like.

プラント制御装置1は、製造実行システム3、運転制御装置4、保全機器6及びフィールドオペレータ端末7と通信する。プラント制御装置1は、運転制御装置4及び保全機器6からフィールド機器の状態を取得する。また、プラント制御装置1は、製造実行システム3からプラントが危険になる運転状態を模擬的に表した模擬危険状態を取得する。プラント制御装置1は、取得したこれらの情報に基づきプラントの運転状態を学習し、プラントの運転モデルを生成する。プラント制御装置1は、生成した運転モデルに基づき、現在のプラントの運転状態の不適合さを判定して、運転状態を最適化するためのフィールド機器に設定する運転パラメータを決定する。プラント制御装置1は、決定した運転パラメータに基づき運転制御装置4又はフィールドオペレータ端末7に対して運転指示を出力する。プラント制御装置1は、ボードオペレータを代替し又は補佐して運転指示を出力することができるので、ボードオペレータの人為的なミスを低減させることができプラントの安全性を向上させる。また、ボードオペレータを代替し又は補佐することによりボードオペレータの負荷を無くし又は軽くすることができるので、ボードオペレータの人件費を低減させることによりプラント運転のランニングコストを低減させる。   The plant control device 1 communicates with the manufacturing execution system 3, the operation control device 4, the maintenance device 6 and the field operator terminal 7. The plant control device 1 acquires the state of the field device from the operation control device 4 and the maintenance device 6. In addition, the plant control device 1 acquires a simulated dangerous state from the manufacturing execution system 3 that simulates an operation state in which the plant is dangerous. The plant control device 1 learns the operation state of the plant based on the acquired information and generates an operation model of the plant. The plant control device 1 determines the incompatibility of the current plant operation state based on the generated operation model, and determines the operation parameter to be set in the field device for optimizing the operation state. The plant control device 1 outputs an operation instruction to the operation control device 4 or the field operator terminal 7 based on the determined operation parameter. Since the plant control device 1 can output an operation instruction by substituting or assisting the board operator, human error of the board operator can be reduced and the safety of the plant can be improved. Further, since the load on the board operator can be eliminated or reduced by substituting or assisting the board operator, the running cost of plant operation is reduced by reducing the labor cost of the board operator.

次に、図2を用いて、プラント制御装置1のハードウェア構成を説明する。図2は、実施形態におけるプラント制御装置1のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。   Next, the hardware configuration of the plant control apparatus 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a hardware configuration of the plant control device 1 in the embodiment.

図2において、プラント制御装置1は、CPU(Central Processing Unit)11、RAM(Random Access Memory)12、ROM(Read Only Memory)13、HDD(Hard Disk Drive)14、表示装置15、入力装置16、通信I/F(Interface)17及びこれらを接続するバス19を有する。   In FIG. 2, the plant control device 1 includes a CPU (Central Processing Unit) 11, a RAM (Random Access Memory) 12, a ROM (Read Only Memory) 13, a HDD (Hard Disk Drive) 14, a display device 15, an input device 16, It has a communication I / F (Interface) 17 and a bus 19 for connecting them.

プラント制御装置1は、例えば、サーバ装置、デスクトップ型PC等の汎用コンピュータ、FAコンピュータ、PLC等の装置、ノート型又はタブレット型のコンピュータ、PDA、又はスマートフォン等である。プラント制御装置1は、ボードオペレータを代替し又は補佐するものであり、例えば、図示しないボードオペレータが監視する監視端末近傍に設置されてもよい。   The plant control device 1 is, for example, a server device, a general-purpose computer such as a desktop PC, an FA computer, a device such as a PLC, a notebook or tablet computer, a PDA, or a smartphone. The plant control apparatus 1 substitutes or assists a board operator, and may be installed in the vicinity of a monitoring terminal monitored by a board operator (not shown), for example.

CPU11は、RAM12、ROM13又はHDD14に記憶されたプログラムを実行することにより、プラント制御装置1の制御を行う。CPU11は、図2で後述するプラント制御装置1の動作を実現するためのプラント制御プログラムを実行する。プラント制御プログラムは、例えば、プラント制御プログラムを記録した記録媒体、又はネットワークを介したプラント制御プログラムを提供するサーバ等から取得されて、HDD14にインストールされ、CPU11から読出し可能にRAM12に記憶される。   The CPU 11 controls the plant control device 1 by executing a program stored in the RAM 12, the ROM 13 or the HDD 14. CPU11 runs the plant control program for implement | achieving operation | movement of the plant control apparatus 1 mentioned later in FIG. The plant control program is acquired from, for example, a recording medium that records the plant control program or a server that provides the plant control program via a network, is installed in the HDD 14, and is stored in the RAM 12 so as to be readable from the CPU 11.

表示装置15は、表示機能を有する例えば液晶ディスプレイである。表示装置15は、ヘッドマウント型ディスプレイ、メガネ型ディスプレイ、腕時計型ディスプレイ等の種々の形態によって実現されてもよい。入力装置16は、入力機能を有する例えばキーボード又はマウスである。入力装置16は、音声情報を入力するマイク、画像情報を入力するカメラ等であってもよい。なお、表示装置15と入力装置16は、タッチパネル等、表示機能と入力機能を有する装置によって実現されてもよい。   The display device 15 is, for example, a liquid crystal display having a display function. The display device 15 may be realized by various forms such as a head-mounted display, a glasses-type display, and a wristwatch-type display. The input device 16 is, for example, a keyboard or a mouse having an input function. The input device 16 may be a microphone for inputting audio information, a camera for inputting image information, or the like. The display device 15 and the input device 16 may be realized by a device having a display function and an input function, such as a touch panel.

通信I/F17は、有線通信又は無線通信を介して、製造実行システム3、運転制御装置4、保全機器6、フィールドオペレータ端末7等の他の装置との通信を制御する。通信I/F17は、接続された他の装置と、データ送受信、音声通話又はメール送受信等の通信制御を行う。通信I/F17は、例えば、ISA(International Society of Automation:国際計測制御学会)の無線通信規格であるISA100、HART(Highway Addressable Remote Transducer)(登録商標)、BRAIN(登録商標)、FOUNDATION Fieldbus、PROFIBUS等の工業計器専用の通信規格に対応した通信制御を行うものであってもよい。また、通信I/F17は、無線LAN通信、有線LAN通信、赤外線通信、近距離無線通信等の汎用通信規格に対応した通信制御を行うものであってもよい。   The communication I / F 17 controls communication with other devices such as the manufacturing execution system 3, the operation control device 4, the maintenance device 6, and the field operator terminal 7 via wired communication or wireless communication. The communication I / F 17 performs communication control such as data transmission / reception, voice call or mail transmission / reception with other connected devices. The communication I / F 17 is, for example, ISA100, which is a wireless communication standard of ISA (International Society of Automation: International Measurement and Control Society), HART (Highway Addressable Remote Transducer) (registered trademark), BRAIN (registered trademark), FOND ROD Communication control corresponding to a communication standard for industrial instruments such as the above may be performed. The communication I / F 17 may perform communication control corresponding to general-purpose communication standards such as wireless LAN communication, wired LAN communication, infrared communication, and short-range wireless communication.

次に、図3を用いて、プラント制御装置1のソフトウェア構成を説明する。図3は、実施形態におけるプラント制御装置1のソフトウェア構成の一例を示すブロック図である。   Next, the software configuration of the plant control apparatus 1 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a software configuration of the plant control apparatus 1 in the embodiment.

図3において、プラント制御装置1は、模擬危険状態登録部101、運転状態取得部102、学習部103、決定部104、運転指示部105及び目標収量取得部106の各機能を有する。プラント制御装置1の上記各機能は、プラント制御装置1を制御するプラント制御プログラムによって実現される機能モジュールである。プラント制御プログラムは、プログラムを提供するサーバから提供され、又は記録媒体から提供されてもよい。   In FIG. 3, the plant control device 1 has functions of a simulated dangerous state registration unit 101, an operation state acquisition unit 102, a learning unit 103, a determination unit 104, an operation instruction unit 105, and a target yield acquisition unit 106. Each function of the plant control device 1 is a functional module realized by a plant control program that controls the plant control device 1. The plant control program may be provided from a server that provides the program, or may be provided from a recording medium.

模擬危険状態登録部101は、プラントが危険になる運転状態を模擬的に表した模擬危険状態を取得して、図2のHDD14等の記憶装置に登録する。プラントが危険になる運転状態とは、図1のプラント機器P0の故障や事故が発生する可能性が高い運転状態を言い、センサS1〜センサS6等の1又は複数のフィールド機器から取得された計測値によって表される状態である。通常のプラントの運転においては、プラントが危険になる運転状態にならないように制御されるため、フィールド機器等から取得される情報に基づいてプラントの運転状態を学習したとしても、プラントが危険になる運転状態を学習することは困難であり、また実際のプラントにおいてそのような運転状態とすることはできない。本実施形態では、プラントが危険になる運転状態をフィールド機器の計測値等の指標によって模擬的に表した模擬危険状態を予め用意しておき、後述する運転モデル生成に用いる。   The simulated dangerous state registration unit 101 acquires a simulated dangerous state that simulates the operation state in which the plant is dangerous, and registers it in a storage device such as the HDD 14 in FIG. The operation state in which the plant becomes dangerous refers to an operation state in which the failure or accident of the plant device P0 in FIG. 1 is highly likely to occur, and measurement acquired from one or more field devices such as the sensors S1 to S6. A state represented by a value. In normal plant operation, the plant is controlled so that it does not enter a dangerous operating state. Therefore, even if the plant operating state is learned based on information acquired from field devices, the plant becomes dangerous. It is difficult to learn the operating state, and such an operating state cannot be obtained in an actual plant. In the present embodiment, a simulated dangerous state in which the operational state in which the plant is dangerous is represented in a simulated manner by an index such as a measured value of a field device is prepared in advance and used for an operation model generation to be described later.

模擬危険状態は、1又は複数のフィールド機器の計測値の数値範囲によって危険領域として表すことができる。例えば、1つのセンサの計測値においてプラントが危険になるか否かを判断できる場合、模擬危険状態は、1つのセンサの計測値の数値範囲の危険領域として表すことができる。また、複数のセンサの計測値においてプラントが危険になるか否かを判断できる場合、模擬危険状態は、複数のセンサの計測値の数値範囲の組合わせの危険領域として表すことができる。例えば、n個のセンサの計測値の範囲の組合せの場合、危険領域はn次元の空間として表すことができる。なお、危険領域については、図6において図示して説明する。   The simulated dangerous state can be represented as a dangerous area by a numerical range of measurement values of one or a plurality of field devices. For example, when it is possible to determine whether or not the plant is dangerous based on the measurement value of one sensor, the simulated dangerous state can be represented as a dangerous area in the numerical range of the measurement value of one sensor. Further, when it is possible to determine whether or not the plant is dangerous based on the measurement values of a plurality of sensors, the simulated dangerous state can be expressed as a risk region of a combination of numerical ranges of the measurement values of the plurality of sensors. For example, in the case of a combination of measurement ranges of n sensors, the dangerous area can be expressed as an n-dimensional space. The dangerous area will be described with reference to FIG.

また、模擬危険状態は、フィールド機器の計測値では表現できない定性的な状態としても登録することができる。例えば、フィールドオペレータが行うフィールド機器の保全作業において聴覚、嗅覚又は触覚等によって何らかの異常を発見した場合の、機器を撮影した画像情報、異常音を録音した音声情報、フィールドオペレータが入力したテキスト情報等の保全記録を保全機器6に記録しておき、その保全記録を模擬危険状態とすることができる。模擬危険状態登録部101は、記録された保全情報から模擬危険状態を取得して登録してもよい。   In addition, the simulated dangerous state can be registered as a qualitative state that cannot be expressed by the measured value of the field device. For example, in the field device maintenance work performed by the field operator, when any abnormality is found by hearing, smell or touch, image information obtained by photographing the device, voice information recording the abnormal sound, text information input by the field operator, etc. The maintenance record can be recorded in the maintenance device 6, and the maintenance record can be put into a simulated dangerous state. The simulated dangerous state registration unit 101 may acquire and register a simulated dangerous state from the recorded maintenance information.

模擬危険状態登録部101が登録する模擬危険状態は、図2のHDD14等に学習部103から読み出し可能に記録される。模擬危険状態登録部101は、登録された模擬危険状態を変更又は削除等してもよい。   The simulated dangerous state registered by the simulated dangerous state registration unit 101 is recorded in the HDD 14 of FIG. The simulated dangerous state registration unit 101 may change or delete the registered simulated dangerous state.

運転状態取得部102は、プラント機器P0の運転状態を取得する。本実施形態において、プラント機器P0の運転状態は、センサS1〜センサS6の計測値等で表される。運転状態取得部102は、例えば、センサS1〜センサS6に対して計測値の取得を要求して計測値を取得する。運転状態取得部102は、取得した運転状態を逐次記録する。   The operation state acquisition unit 102 acquires the operation state of the plant equipment P0. In the present embodiment, the operating state of the plant equipment P0 is represented by the measured values of the sensors S1 to S6. For example, the operating state acquisition unit 102 requests the sensors S1 to S6 to acquire measurement values and acquires the measurement values. The driving state acquisition unit 102 sequentially records the acquired driving state.

学習部103は、運転状態取得部102において取得されたプラント機器P0の運転状態と、模擬危険状態登録部101において登録された模擬危険状態とを学習して、プラント機器P0の運転モデルを生成する。学習部103は、取得された運転状態を入力情報として機械学習を行う。本実施形態では、機械学習の手法として、サーポートベクタマシン(Support Vector Machine:SVM)の手法を用いる。学習部103は、センサS1〜センサS6の測定値の中でクラスとして分類する測定値を選択する。測定値の選択は、予め設定されるものとする。学習部103は、分類するクラスがnクラス(マルチクラス)である場合、nクラスに対して「nC2」個のSVMを用意するマルチクラスSVM(MMSVM)の手法を用いる。MMSVMの手法を用いることにより、プラントにおいて複数のセンサから取得される計測値に対して、運転状態のモデルを生成することが容易となる。   The learning unit 103 learns the operation state of the plant device P0 acquired by the operation state acquisition unit 102 and the simulated dangerous state registered by the simulated dangerous state registration unit 101, and generates an operation model of the plant device P0. . The learning unit 103 performs machine learning using the acquired driving state as input information. In the present embodiment, a support vector machine (SVM) technique is used as a machine learning technique. The learning unit 103 selects a measurement value to be classified as a class from the measurement values of the sensors S1 to S6. The measurement value is selected in advance. When the class to be classified is n class (multi-class), the learning unit 103 uses a multi-class SVM (MMSVM) technique in which “nC2” SVMs are prepared for the n class. By using the MMSVM method, it becomes easy to generate a model of an operation state for the measurement values acquired from a plurality of sensors in the plant.

学習部103は、運転状態取得部102において取得されたプラント機器P0の運転状態と、模擬危険状態登録部101において登録された模擬危険状態とをプラント機器P0の運転状態の不適合さを示す損失関数として学習し、プラント機器P0の運転状態と損失関数とを対応付けて運転モデルを生成する。損失関数は、例えば、プラント機器P0の生成物の収量に基づき算出することができる。生成物の瞬間的な収量は、プラント機器P0に対する原材料の投入量等の負荷を高くしていくことにより高めることができる。しかし、プラント機器P0に対する負荷を高くしていくと、プラント機器P0の故障等により稼働率が低下する場合があり、長期的な収量が低下する場合がある。学習部103は、所定の期間における収量の低下をマイナスバイアスとした損失関数として算出することにより、運転モデルを生成することができる。   The learning unit 103 represents a loss function indicating the incompatibility of the operation state of the plant device P0 between the operation state of the plant device P0 acquired by the operation state acquisition unit 102 and the simulated dangerous state registered by the simulated dangerous state registration unit 101. And an operation model is generated by associating the operation state of the plant equipment P0 with the loss function. The loss function can be calculated based on the yield of the product of the plant equipment P0, for example. The instantaneous yield of the product can be increased by increasing the load such as the amount of raw material input to the plant equipment P0. However, when the load on the plant equipment P0 is increased, the operating rate may be reduced due to a failure of the plant equipment P0, and the long-term yield may be reduced. The learning unit 103 can generate an operation model by calculating as a loss function with a decrease in yield in a predetermined period as a negative bias.

学習部103は、模擬危険状態登録部101において登録された模擬危険状態を損失関数が増大するように運転モデルを生成する。例えば、学習部103は、模擬危険状態における損失関数のマイナスバイアスが極大化するように運転モデルを生成することにより、プラント機器P0の運転状態が模擬危険状態にならないように学習された運転パターンを生成することができる。   The learning unit 103 generates a driving model so that the loss function increases in the simulated dangerous state registered in the simulated dangerous state registration unit 101. For example, the learning unit 103 generates the operation model so that the negative bias of the loss function in the simulated dangerous state is maximized, and thereby the operation pattern learned so that the operation state of the plant equipment P0 does not become the simulated dangerous state. Can be generated.

なお、学習部103で用いられる機械学習の手法は、SVMに限定されるものではなく、例えば、Deep Learning等のニューラルネットワークの手法を用いるものであってもよい。学習部103は、運転状態取得部102によって過去に取得されて記録された運転状態に基づき運転モデルを生成する。学習部103は、新たに運転状態を取得したときには、生成した運転モデルを更新するようにしてもよい。   The machine learning method used in the learning unit 103 is not limited to the SVM, and for example, a neural network method such as Deep Learning may be used. The learning unit 103 generates a driving model based on the driving state acquired and recorded in the past by the driving state acquisition unit 102. The learning unit 103 may update the generated driving model when a new driving state is acquired.

決定部104は、運転状態取得部102において取得されたプラント機器P0の運転状態と、学習部103において生成された運転モデルとに基づき、プラントの運転パラメータを決定する。決定部104は、目標収量取得部106で取得されたプラント機器P0の目標収量と目標収量の設定期間に基づき、運転状態取得部102において取得されたプラント機器P0の運転状態に対して損失関数を算出する。決定部104は、学習部103で生成された運転モデルに基づき、算出した損失関数を減少させるように(設定期間における生成物の収量が増大するように)プラント機器P0の運転パラメータを決定する。プラント機器P0の運転パラメータとは、例えば、バルブV1〜バルブV3の開度を指示するためのパラメータである。   The determination unit 104 determines an operation parameter of the plant based on the operation state of the plant device P0 acquired by the operation state acquisition unit 102 and the operation model generated by the learning unit 103. Based on the target yield of the plant device P0 acquired by the target yield acquisition unit 106 and the target yield setting period, the determination unit 104 calculates a loss function for the operating state of the plant device P0 acquired by the operating state acquisition unit 102. calculate. Based on the operation model generated by the learning unit 103, the determination unit 104 determines the operation parameter of the plant device P0 so as to decrease the calculated loss function (so that the yield of the product in the set period increases). The operation parameter of the plant equipment P0 is a parameter for instructing the opening degree of the valves V1 to V3, for example.

決定部104は、目標収量が変更された場合には、変更された目標収量に基づき損失関数を再計算して、フィールド機器に設定する運転パラメータを変更する。ここで決定部104は、現在設定されている運転パラメータを変更された目標収量に対応した新たな運転パラメータに変更する際に、模擬危険状態登録部101において登録された模擬危険状態を回避するように運転パラメータを変更していく。危険状態を回避する運転パラメータの変更については図6を用いて後述する。   When the target yield is changed, the determination unit 104 recalculates the loss function based on the changed target yield, and changes the operation parameter set in the field device. Here, the determination unit 104 avoids the simulated dangerous state registered in the simulated dangerous state registration unit 101 when changing the currently set operational parameter to a new operational parameter corresponding to the changed target yield. Change the operating parameters. The change of the operation parameter for avoiding the dangerous state will be described later with reference to FIG.

運転指示部105は、決定部104において決定された運転パラメータに基づきプラント機器P0の運転を指示する運転指示を出力する。運転指示部105は、フィールド機器又はフィールドオペレータに対して運転指示を出力する。例えば、運転指示部105は、決定部104において決定されたバルブV1〜V3のバルブ開度に応じて、運転制御装置4に対して4〜20mAの電流値を出力する。また、運転指示部105は、決定部104において決定されたバルブV1〜V3のバルブ開度をメールのテキストにしてフィールドオペレータに対して運転指示のメールを送信する。運転指示の出力は、所定のタイミングで実行される。例えば、運転制御装置4に対する運転指示の出力は、運転パラメータが決定されたときに直ちに実行される。一方、フィールドオペレータに対する運転指示は、大量のメール送信がされないように所定の送信タイミングにおいて実行される。   The operation instruction unit 105 outputs an operation instruction that instructs the operation of the plant equipment P0 based on the operation parameter determined by the determination unit 104. The operation instruction unit 105 outputs an operation instruction to the field device or the field operator. For example, the operation instruction unit 105 outputs a current value of 4 to 20 mA to the operation control device 4 according to the valve openings of the valves V1 to V3 determined by the determination unit 104. Further, the operation instruction unit 105 transmits an operation instruction mail to the field operator with the valve openings of the valves V1 to V3 determined by the determination unit 104 as mail text. The output of the driving instruction is executed at a predetermined timing. For example, the output of the operation instruction to the operation control device 4 is executed immediately when the operation parameter is determined. On the other hand, the operation instruction to the field operator is executed at a predetermined transmission timing so that a large amount of mail is not transmitted.

運転指示部105がフィールド機器又はフィールドオペレータに対して運転指示を出力することにより、ボードオペレータの負荷を低減し又は無くすことができる。なお、運転指示部105は、フィールド機器又はフィールドオペレータに対して出力した運転指示の内容を図2の表示装置15に表示して、ボードオペレータに報知するようにしてもよい。ボードオペレータは報知された運転指示に問題がある場合、入力装置16から運転指示部105に対して運転指示の変更又は中止の指示を行うようにしてもよい。   When the operation instruction unit 105 outputs an operation instruction to the field device or the field operator, the load on the board operator can be reduced or eliminated. The operation instruction unit 105 may display the content of the operation instruction output to the field device or the field operator on the display device 15 in FIG. 2 to notify the board operator. When there is a problem with the notified driving instruction, the board operator may instruct the driving instruction unit 105 to change or cancel the driving instruction from the input device 16.

目標収量取得部106は、プラント機器P0の生成物の目標収量を取得して決定部104に入力する。目標収量取得部106は、取得する目標収量に対して、その目標収量の設定期間を併せて取得する。目標収量取得部106は、例えば、図2の入力部から入力される、プラントP0における最大収量を100%とする割合(%)を目標収量として取得する。なお、目標収量取得部106が取得する目標収量は、数量、体積、重量等で設定されるものであってもよい。また、目標収量取得部106は、例えば、図2の入力部から入力される、1時間単位の期間を目標収量の設定期間として取得する。   The target yield acquisition unit 106 acquires the target yield of the product of the plant equipment P0 and inputs it to the determination unit 104. The target yield acquisition unit 106 acquires the target yield to be acquired together with the target yield setting period. The target yield acquisition unit 106 acquires, for example, a ratio (%) that is input from the input unit in FIG. 2 and sets the maximum yield in the plant P0 as 100% as the target yield. Note that the target yield acquired by the target yield acquisition unit 106 may be set in terms of quantity, volume, weight, or the like. In addition, the target yield acquisition unit 106 acquires, for example, a one-hour unit period input from the input unit in FIG. 2 as a target yield setting period.

なお、図3においては、模擬危険状態登録部101、運転状態取得部102、学習部103、決定部104、運転指示部105及び目標収量取得部106の各機能がソフトウェアによって実現される場合を説明した。しかし、上記各機能の中の1つ以上の機能は、ハードウェアによって実現されるものであっても良い。また、上記各機能は、1つの機能を複数の機能に分割して実施してもよい。また、上記各機能は、2つ以上の機能を1つの機能に集約して実施してもよい。   In FIG. 3, a case where the functions of the simulated dangerous state registration unit 101, the driving state acquisition unit 102, the learning unit 103, the determination unit 104, the driving instruction unit 105, and the target yield acquisition unit 106 are realized by software is described. did. However, one or more of the above functions may be realized by hardware. Each of the above functions may be implemented by dividing one function into a plurality of functions. Further, each of the above functions may be implemented by integrating two or more functions into one function.

次に、図4を用いて、プラント制御装置1で学習される模擬危険状態について説明する。図4は、実施形態におけるプラント制御装置1で学習される模擬危険状態の一例を示す図である。図4に示す模擬危険状態は、図3の模擬危険状態登録部101から登録される。   Next, the simulated dangerous state learned by the plant control apparatus 1 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a simulated dangerous state learned by the plant control device 1 in the embodiment. The simulated dangerous state shown in FIG. 4 is registered from the simulated dangerous state registration unit 101 of FIG.

図4において、KJ1〜KJ3は、それぞれが一つの模擬危険状態である。それぞれの模擬危険状態は、フィールド機器のセンサS1〜センサS3及びバルブV1〜バルブV2の数値範囲を損失関数で表した数値指標として設定される。例えば、模擬危険状態KJ1は、a11〜a19の数値指標で表される。a11〜a19の数値指標の損失関数は、例えば、計測値の閾値又は計測値に基づく数式によって設定されてもよい。   In FIG. 4, each of KJ1 to KJ3 is one simulated dangerous state. Each simulated dangerous state is set as a numerical index in which the numerical ranges of the sensors S1 to S3 and the valves V1 to V2 of the field device are represented by a loss function. For example, the simulated dangerous state KJ1 is represented by numerical indices a11 to a19. The loss function of the numerical indices a11 to a19 may be set, for example, by a threshold value of a measured value or a mathematical formula based on the measured value.

例えば、1つの温度センサの数値範囲で損失関数が設定される場合、
50℃未満→ 損失関数=0
50℃以上100℃未満→ 損失関数=−50
100℃以上→ 損失関数=0
等のように数値指標を設定してもよい。また、温度t℃において、
損失関数=−A1・t+A2(A1及びA2は定数)
等のように数値指標を設定してもよい。
For example, when the loss function is set in the numerical range of one temperature sensor,
Less than 50 ° C → Loss function = 0
50 ° C or higher and lower than 100 ° C → Loss function = -50
100 ° C or higher → Loss function = 0
A numerical index may be set as follows. In addition, at a temperature t ° C.
Loss function = −A1 · t + A2 (A1 and A2 are constants)
A numerical index may be set as follows.

また、3つの温度センサ(ta℃、tb℃及びtc℃)の数値範囲で損失関数が設定される場合、
損失関数=−B1・ta−B2・tb−B3・tc(B1、B2及びB3は定数)
等のように数値指標を設定してもよい。
In addition, when the loss function is set in the numerical range of the three temperature sensors (ta ° C., tb ° C. and tc ° C.),
Loss function = −B1 · ta−B2 · tb 2 −B3 · tc 2 (B1, B2 and B3 are constants)
A numerical index may be set as follows.

センサS6の数値指標は、プラント機器P0の生成物の収量を測定した測定値である。本実施形態において、生成物の収量は、プラントの運転状態を示す指標の1つとして用いられる。センサS6の数値指標は、目標収量取得部106によって取得された目標収量との差異が大きい程損失関数を大きく設定する。目標収量毎に損失関数を算出することにより、目標収量が異なる場合において、それぞれ損失関数を別個に算出することが可能となる。なお、学習部103は、収量が目標収量に近くなるように運転モデルを生成するが、例えば、目標収量が設定されない場合、収量が多い程損失関数を小さくするように運転モデルを生成してもよい。   The numerical index of the sensor S6 is a measured value obtained by measuring the yield of the product of the plant equipment P0. In the present embodiment, the yield of the product is used as one of indexes indicating the operation state of the plant. As the numerical index of the sensor S6, the loss function is set larger as the difference from the target yield acquired by the target yield acquisition unit 106 is larger. By calculating the loss function for each target yield, it is possible to calculate the loss function separately when the target yield is different. The learning unit 103 generates the operation model so that the yield is close to the target yield. For example, when the target yield is not set, the learning model 103 may generate the operation model so that the loss function is reduced as the yield increases. Good.

なお、数値指標は、センサ(S1〜S6)の計測値とバルブ(V1〜V3)の開度の組合わせによって設定されてもよい。本実施形態においては、フィールド機器のセンサS1〜センサS3の計測値及びバルブV1〜バルブV2の開度に基づき、そのときのプラントの運転状態を損失関数として算出する。図4に示す模擬危険状態は、プラント機器P0の通常の運転状態では発生し難い状態を模擬危険状態として予め設定しておくものであり、模擬危険状態における損失関数のマイナスバイアスを高く設定しておくことにより、この状態を回避するように運転パラメータを決定することが可能となる。   The numerical index may be set by a combination of the measured values of the sensors (S1 to S6) and the opening degrees of the valves (V1 to V3). In the present embodiment, the operation state of the plant at that time is calculated as a loss function based on the measured values of the sensors S1 to S3 of the field device and the opening degrees of the valves V1 and V2. In the simulated dangerous state shown in FIG. 4, a state that is difficult to occur in the normal operation state of the plant equipment P0 is set in advance as a simulated dangerous state, and the negative bias of the loss function in the simulated dangerous state is set high. Therefore, it is possible to determine the operation parameters so as to avoid this state.

なお、模擬危険状態は、Kj1〜KJ3に示すようにそれぞれ独立した条件を設定できるため、模擬危険状態の追加又は削除が容易となる。また、複数の模擬危険状態がお互い重複するようにしてもよい。模擬危険状態が重複した場合、いずれの模擬危険状態で損失関数を算出するかの優先順位を設定するようにしてもよい。   In addition, since the simulated dangerous state can set independent conditions as shown in Kj1 to KJ3, it becomes easy to add or delete the simulated dangerous state. Further, a plurality of simulated dangerous states may overlap each other. When simulated dangerous conditions overlap, a priority order for calculating the loss function in which simulated dangerous condition may be set.

次に、図5を用いて、プラント制御装置1で学習されるヒストリーデータについて説明する。図5は、実施形態におけるプラント制御装置1で学習されるヒストリーデータの一例を示す図である。図5に示すヒストリーデータは、図3の運転状態取得部102がフィールド機器から取得して記録する。   Next, the history data learned by the plant control apparatus 1 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of history data learned by the plant control device 1 in the embodiment. The history data shown in FIG. 5 is acquired from the field device and recorded by the operation state acquisition unit 102 of FIG.

図5において、ヒストリーデータは、運転状態取得部102が計測値を取得した取得時刻と、取得された計測値とを対応付けて記録される。ヒストリーデータの記録は、例えば定時間隔で行われる。図5は、1分間隔でヒストリーデータが記録されていることを示している。ヒストリーデータの記録は、計測値の変化に応じて取得されるようにしてもよい。例えば、所定の計測値が所定の範囲内に入ったとき、所定の計測値の変化量が所定値以上あったとき等である。   In FIG. 5, the history data is recorded by associating the acquisition time when the driving state acquisition unit 102 acquires the measurement value with the acquired measurement value. The recording of history data is performed at regular intervals, for example. FIG. 5 shows that history data is recorded at 1-minute intervals. The record of history data may be acquired in accordance with changes in measurement values. For example, when a predetermined measurement value falls within a predetermined range, or when a change amount of the predetermined measurement value is greater than or equal to a predetermined value.

取得されたヒストリーデータがプラント機器P0の運転状態において危険な状態であると判断されたときには、ヒストリーデータを模擬危険状態として追加して指定できるようにしてもよい。図4で説明した模擬危険状態は、計測値に対して所定の損失関数を予め設定するものであり、計測値の所定の領域を模擬危険状態として設定するとともに、同じ模擬危険状態においても計測値の違いに応じて損失関数を変化させることができる。一方、ヒストリーデータにおいては、その時点での計測値は1点で取得されるため、模擬危険状態として登録する場合の損失関数は個別に設定できることが望ましい。本実施形態では、損失関数の大きさに応じてA〜Cのレベルを設定できる場合を図示している。例えば、2016年10月10日10時22分に取得されたヒストリーデータに対しては、損失関数の大きい(危険性が高い)Aレベルを設定して模擬危険状態を追加している。また、同日10時23分に取得されたヒストリーデータに対しては、損失関数の小さい(危険性が低い)Cレベルを設定して模擬危険状態を追加している。プラント機器P0の実際の運転状態において取得されたヒストリーデータに対して損失関数のレベルを設定して模擬危険状態として学習させることにより、安全性の高い運転パラメータの生成が可能となる。   When it is determined that the acquired history data is in a dangerous state in the operation state of the plant equipment P0, the history data may be additionally specified as a simulated dangerous state. The simulated dangerous state described with reference to FIG. 4 sets a predetermined loss function for a measured value in advance, sets a predetermined area of the measured value as a simulated dangerous state, and also measures the measured value in the same simulated dangerous state. The loss function can be changed according to the difference. On the other hand, in the history data, since the measured value at that time is acquired at one point, it is desirable that the loss function when registering as a simulated dangerous state can be individually set. In this embodiment, the case where the level of AC can be set according to the magnitude | size of a loss function is illustrated. For example, for history data acquired at 10:22 on October 10, 2016, a simulated dangerous state is added by setting an A level with a large loss function (high risk). Further, for the history data acquired at 10:23 on the same day, a simulated dangerous state is added by setting a C level with a small loss function (low risk). By setting the level of the loss function for the history data acquired in the actual operating state of the plant equipment P0 and learning it as a simulated dangerous state, it is possible to generate highly safe operating parameters.

次に、図6を用いて、プラント制御装置1で学習される模擬危険状態を含む空間について説明する。図6は、実施形態におけるプラント制御装置1で学習される模擬危険状態を含む空間の一例を示す図である。   Next, a space including a simulated dangerous state learned by the plant control apparatus 1 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a space including a simulated dangerous state learned by the plant control device 1 in the embodiment.

図6において縦軸と横軸は、図4で説明したいずれか2つの数値指標において形成される2次元の領域を示している。図4においては、S1〜S6、及びV1〜V3の計9つの数値指標を例示したが、9つの数値指標を全て組合わせた空間は9次元の空間を形成する。図6においては説明を簡単にするために2つの数値指標において形成される2次元の領域を図示している。   In FIG. 6, the vertical axis and the horizontal axis indicate two-dimensional areas formed in any two numerical indexes described in FIG. 4. In FIG. 4, a total of nine numerical indices S1 to S6 and V1 to V3 are illustrated, but a space in which all nine numerical indices are combined forms a nine-dimensional space. In FIG. 6, a two-dimensional region formed by two numerical indexes is shown for the sake of simplicity.

KJ1、KJ2及びKJ3は、数値指標において設定される模擬危険状態の領域を示している。すなわち、プラントの運転状態を制御するための運転パラメータは、運転状態がKJ1〜KJ3の領域に入らないように決定される。   KJ1, KJ2, and KJ3 indicate simulated dangerous state areas set in the numerical index. That is, the operation parameter for controlling the operation state of the plant is determined so that the operation state does not enter the region of KJ1 to KJ3.

L1、M1及びH1は、それぞれの目標収量において決定される運転パラメータによる運転状態を示している。例えば、目標収量が50%である場合、機械学習によって生成された運転モデルに基づき、収量が50%として安定するL1の運転状態になるように運転パラメータが決定される。図示する破線の領域は、ヒストリーデータから生成された運転モデルにおいて収量が約50%になると予想される領域である。   L1, M1 and H1 indicate operating states based on operating parameters determined for each target yield. For example, when the target yield is 50%, based on the operation model generated by machine learning, the operation parameters are determined so that the yield is 50% and the L1 operation state is stabilized. The broken line region shown in the figure is a region where the yield is expected to be about 50% in the operation model generated from the history data.

また、目標収量が80%である場合、機械学習によって生成された運転モデルに基づき、収量が80%として安定するM1の運転状態になるように運転パラメータが決定される。図示する破線の領域は、ヒストリーデータから生成された運転モデルにおいて収量が約80%になると予想される領域である。目標収量を50%から80%に変更した場合、運転状態はL1からM1に直線的に変更される。   Further, when the target yield is 80%, based on the operation model generated by machine learning, the operation parameters are determined so that the operation state of M1 is stabilized at a yield of 80%. The broken line region shown in the figure is a region where the yield is expected to be about 80% in the operation model generated from the history data. When the target yield is changed from 50% to 80%, the operating state is linearly changed from L1 to M1.

図6において、収量極大予想領域1として図示する破線の領域は、機械学習によって得られた収量が極大になると予想される領域である。このときの運転状態をH1とする。運転状態H1は、運転状態が模擬危険状態KJ1〜KJ3にならないように決定される。図示するe11〜e13は、運転状態H1からそれぞれの模擬危険状態までの安全マージンの大きさを示している。機械学習において模擬危険状態を予め設定しておくことによって、安全に収量が極大化する領域を予想することが可能となる。目標収量を80%から100%に変更した場合、運転状態はM1からH1に直線的に変更される。   In FIG. 6, a broken-line region illustrated as the maximum yield prediction region 1 is a region where the yield obtained by machine learning is expected to be maximum. Let the operating state at this time be H1. The driving state H1 is determined so that the driving state does not become simulated dangerous states KJ1 to KJ3. The illustrated e11 to e13 indicate the size of the safety margin from the driving state H1 to each simulated dangerous state. By setting a simulated dangerous state in advance in machine learning, it is possible to predict a region where the yield is maximized safely. When the target yield is changed from 80% to 100%, the operating state is linearly changed from M1 to H1.

また、図6において、収量極大予想領域2として図示する破線の領域は、機械学習によって得られた収量が極大になると予想される収量極大予想領域1とは別の領域である。このときの運転状態をH2とする。図示するe22〜e23は、運転状態H2からそれぞれの模擬危険状態までの安全マージンの大きさを示している。   In FIG. 6, a broken-line region illustrated as the yield maximum prediction region 2 is a region different from the yield maximum prediction region 1 in which the yield obtained by machine learning is predicted to be maximum. Let the operating state at this time be H2. E22 to e23 shown in the figure indicate the size of the safety margin from the driving state H2 to each simulated dangerous state.

ボードオペレータがフィールドオペレータに対して運転指示をする場合、ボードオペレータは、収量を最大にする場合であっても、プラントが危険状態にならないようにある程度安全マージンを持った運転状態となるような運転パラメータを指示する。一方、本実施形態における機械学習においては、ヒストリーデータに併せて模擬危険領域を設定することにより、危険状態を回避しつつ運転状態を変更することが可能となる。従って、例えば、H1の運転状態からは直線的に運転状態を変更できないH2の運転状態を機械学習で発見できる可能性がある。   When the board operator instructs the field operator to operate, even if the board operator maximizes the yield, the board operator will operate in such a way that the plant will be in an operating state with some safety margin so that it will not be in a hazardous state. Specify parameters. On the other hand, in the machine learning in the present embodiment, it is possible to change the driving state while avoiding the dangerous state by setting the simulated dangerous region together with the history data. Therefore, for example, there is a possibility that the operation state of H2, which cannot change the operation state linearly from the operation state of H1, can be found by machine learning.

また、運転状態をH1からH2に直線的に変更する場合、模擬危険状態KJ2又はKJ3の状態を通過してしまうため、ボードオペレータがフィールドオペレータに対して運転指示をした場合には変更が困難となる。一方、本実施形態では、模擬危険状態を予め設定しておくことにより、模擬危険状態KJ3から損失関数によって算出される安全マージンを確保した運転状態で遷移する運転パラメータを適宜決定していくことによって、図6のH1からH2へ遷移する矢印で示したように模擬危険状態KJ3を回避しながら運転状態をH2に変更することが可能となる。   Further, when the operation state is changed linearly from H1 to H2, it passes through the simulated dangerous state KJ2 or KJ3, so that it is difficult to change when the board operator gives an operation instruction to the field operator. Become. On the other hand, in the present embodiment, by setting the simulated dangerous state in advance, by appropriately determining the operating parameters that transition in the operating state that secures the safety margin calculated by the loss function from the simulated dangerous state KJ3. As shown by the arrow that transitions from H1 to H2 in FIG. 6, it is possible to change the operating state to H2 while avoiding the simulated dangerous state KJ3.

すなわち、本実施形態においては、模擬危険状態を予め学習させた運転モデルを作成しておくことによって、H1やH2に示す静的な運転状態となる運転パラメータを決定することが可能となることに加えて、さらに、運転状態の遷移方法のような動的な運転状態となる運転パラメータを決定することが可能となる。   In other words, in the present embodiment, it is possible to determine the driving parameters for the static driving states shown in H1 and H2 by creating the driving model in which the simulated dangerous state is learned in advance. In addition, it is possible to determine an operation parameter that becomes a dynamic operation state, such as the operation state transition method.

次に、図7を用いて、プラント制御装置1の動作を説明する。図7は、実施形態におけるプラント制御装置1の動作の一例を示すフローチャートである。図7のフローチャートは、機械学習によって予め生成された運転モデルを用いてプラント機器P0を制御するときのプラント制御装置1の動作を説明している。   Next, operation | movement of the plant control apparatus 1 is demonstrated using FIG. FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of the operation of the plant control device 1 in the embodiment. The flowchart of FIG. 7 illustrates the operation of the plant control apparatus 1 when controlling the plant equipment P0 using an operation model generated in advance by machine learning.

なお、図7のフローチャートの動作は、図2のRMA12に記憶されたプラント制御装置プログラムをCPU11が実行することにより実現される。また、図7のフローチャートの動作は、図3で説明したプラント制御装置1のソフトウェアの各機能によって実現される。以下の説明においては、フローチャートの動作をプラント制御装置1が実行するものとして説明する。   The operation of the flowchart of FIG. 7 is realized by the CPU 11 executing the plant control device program stored in the RMA 12 of FIG. 7 is realized by each function of the software of the plant control apparatus 1 described in FIG. In the following description, the operation of the flowchart will be described as being executed by the plant control device 1.

図7において、プラント制御装置1は、目標収量が変更されたか否かを判断する(ステップS11)。目標収量が変更されたか否かを判断は、目標収量取得部106において取得された目標収量が変更されたか否かによって判断することができる。目標収量が変更されたと判断した場合(ステップS11:YES)、プラント制御装置1は、設定されている目標収量を変更する(ステップS12)。一方、目標収量が変更されていないと判断した場合(ステップS11:NO)、プラント制御装置1は、ステップS12の処理をスキップする。ステップS12の処理をスキップすることにより、設定されている目標収量は維持される。   In FIG. 7, the plant control apparatus 1 determines whether or not the target yield has been changed (step S11). Whether or not the target yield has been changed can be determined based on whether or not the target yield acquired by the target yield acquisition unit 106 has been changed. When it is determined that the target yield has been changed (step S11: YES), the plant control device 1 changes the set target yield (step S12). On the other hand, when it is determined that the target yield has not been changed (step S11: NO), the plant control device 1 skips the process of step S12. By skipping the process of step S12, the set target yield is maintained.

ステップS12の処理を実行した後、またはステップS11の処理で目標収量が変更されていないと判断した場合、プラント制御装置1は、運転状態が取得されたか否かを判断する(ステップS13)。運転状態が取得されたか否かの判断は、運転状態取得部102がプラントP0のフィールド機器から計測値を取得したか否かによって判断することができる。運転状態が取得されていないと判断した場合(ステップS13:NO)、プラント制御装置1は、ステップS11の処理に戻り、運転状態が取得されるのを待機する。   After executing the process of step S12 or when determining that the target yield has not been changed in the process of step S11, the plant control device 1 determines whether or not the operating state has been acquired (step S13). Whether or not the operating state has been acquired can be determined by whether or not the operating state acquiring unit 102 has acquired a measurement value from the field device of the plant P0. When it is determined that the operating state has not been acquired (step S13: NO), the plant control device 1 returns to the process of step S11 and waits for the operating state to be acquired.

一方、運転状態が取得されたと判断した場合(ステップS13:YES)、プラント制御装置1は、運転状態を決定する(ステップS14)。運転状態の決定は、決定部104が、学習部103で生成された運転モデルに基づき、取得された運転状態を判定し、プラントP0の運転パラメータを決定する。   On the other hand, when it is determined that the operating state has been acquired (step S13: YES), the plant control device 1 determines the operating state (step S14). In the determination of the operation state, the determination unit 104 determines the acquired operation state based on the operation model generated by the learning unit 103, and determines the operation parameter of the plant P0.

ステップS14の処理を実行した後、プラント制御装置1は、運転指示を出力するか否かを判断する(ステップS15)。運転指示を出力するか否かの判断は、運転指示が運転制御装置4に対するものである場合、運転指示部105は、直ちに運転指示を出力すると判断する。一方、運転指示がフィールドオペレータに対するものである場合、運転指示部105は、所定の出力タイミングであるときに運転指示を出力すると判断する。送信先によって運転指示の出力タイミングを変更することにより、適切な運転指示の出力が可能となる。運転指示を出力しないと判断した場合(ステップS15:NO)、プラント制御装置1は、ステップS15の処理を繰り返し、出力タイミングを待機する。   After performing the process of step S14, the plant control apparatus 1 determines whether or not to output an operation instruction (step S15). Whether or not to output a driving instruction is determined when the driving instruction is for the driving control device 4, the driving instruction unit 105 immediately outputs the driving instruction. On the other hand, when the driving instruction is for the field operator, the driving instruction unit 105 determines that the driving instruction is output at a predetermined output timing. By changing the output timing of the driving instruction depending on the transmission destination, it is possible to output an appropriate driving instruction. When it is determined that the operation instruction is not output (step S15: NO), the plant control device 1 repeats the process of step S15 and waits for the output timing.

一方、運転指示を出力すると判断した場合(ステップS15:YES)、プラント制御装置1は、運転指示を出力する(ステップS16)。運転指示は、運転指示部105において出力先に応じた出力形態にされて出力される。   On the other hand, when it is determined that an operation instruction is to be output (step S15: YES), the plant control device 1 outputs an operation instruction (step S16). The driving instruction is output in the output form corresponding to the output destination in the driving instruction unit 105.

ステップS16の処理を実行した後、プラント制御装置1は、プラント制御を終了するか否かを判断する(ステップS17)。プラント制御を終了するか否かの判断は、例えば入力装置16等からプラント制御の停止操作が実行されたか否かによって判断することができる。プラント制御を終了しないと判断した場合(ステップS17:NO)、プラント制御装置1は、ステップS11の処理に戻り、ステップS11〜ステップS17の処理を繰り返し実行する。一方、プラント制御を終了すると判断した場合(ステップS17:YES)、プラント制御装置1は、図7に示すフローチャートの動作を終了する。   After executing the process of step S16, the plant control device 1 determines whether or not to end the plant control (step S17). Whether or not to end the plant control can be determined based on whether or not a stop operation of the plant control is executed from the input device 16 or the like, for example. If it is determined not to end the plant control (step S17: NO), the plant control device 1 returns to the process of step S11 and repeatedly executes the processes of step S11 to step S17. On the other hand, when it is determined that the plant control is to be ended (step S17: YES), the plant control device 1 ends the operation of the flowchart shown in FIG.

次に、図8を用いて、プラント制御装置1の目標収量設定画面を説明する。図8は、実施形態におけるプラント制御装置の目標収量設定画面の一例を示す図である。図8に示す目標収量設定画面は、例えば、図2の表示装置15に表示されて、入力装置16によって設定される設定画面である。   Next, the target yield setting screen of the plant control apparatus 1 will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a target yield setting screen of the plant control apparatus in the embodiment. The target yield setting screen shown in FIG. 8 is a setting screen displayed on the display device 15 of FIG. 2 and set by the input device 16, for example.

図8において、目標収量設定画面1000は、画面の下部に模擬危険状態設定タブ1100、目標収量設定タブ1200、運転指示出力設定タブ1300、及び学習設定タブ1400を有する。これらのタブのいずれかを選択することにより表示画面をそれぞれの設定画面に切替えることができる。図8に図示する目標収量設定画面1000は、目標収量設定タブ1200が選択された状態を示している。なお、模擬危険状態設定タブ1100は、図4で説明した模擬危険状態を設定する設定画面を選択するためのタブである。運転指示出力設定タブ1300は、運転指示の出力先と出力形態を設定する設定画面を選択するためのタブである。また、学習設定タブ1400は、運転状態取得部102が取得する計測値や取得タイミングを設定する設定画面を選択するためのタブである。   In FIG. 8, the target yield setting screen 1000 has a simulated dangerous state setting tab 1100, a target yield setting tab 1200, a driving instruction output setting tab 1300, and a learning setting tab 1400 at the bottom of the screen. By selecting one of these tabs, the display screen can be switched to each setting screen. A target yield setting screen 1000 shown in FIG. 8 shows a state where the target yield setting tab 1200 is selected. The simulated dangerous state setting tab 1100 is a tab for selecting a setting screen for setting the simulated dangerous state described with reference to FIG. The driving instruction output setting tab 1300 is a tab for selecting a setting screen for setting an output destination and an output form of the driving instruction. The learning setting tab 1400 is a tab for selecting a setting screen for setting the measurement value acquired by the driving state acquisition unit 102 and the acquisition timing.

目標収量設定画面1000は、目標収量設定部1201、収量設定期間設定部1202、設定ボタン1203、リセットボタン1204を有する。   The target yield setting screen 1000 includes a target yield setting unit 1201, a yield setting period setting unit 1202, a setting button 1203, and a reset button 1204.

目標収量設定部1201は、0%〜100%の間でスライドするスライドバーを有し、例えばマウスによるスライドバーの操作によって目標収量を所望の数値に設定する。設定された目標収量は、スライドバー上部に数値で表示される。図8は、目標収量が65%に設定されていることを示している。   The target yield setting unit 1201 has a slide bar that slides between 0% and 100%. For example, the target yield is set to a desired numerical value by operating the slide bar with a mouse. The set target yield is displayed numerically at the top of the slide bar. FIG. 8 shows that the target yield is set to 65%.

収量設定期間設定部1202は、目標収量設定部1201において設定される目標収量の収量設定期間を設定する。収量設定期間設定部1202は、目標収量設定部1201と同様に、1時間〜90日間の間でスライドするスライドバーの操作によって収量設定期間を所望の数値に設定する。例えば、短期的に収量の増大をする場合、収量設定期間を短く設定する。収量設定期間を短くすると、短時間なのでプラント機器P0に故障等が発生しない確率の高い負荷において、目標収量設定部1201で設定される目標収量が得られるようにプラント機器P0を動作させる運転パラメータが決定される。一方、収量設定期間を長くすると、長期的に安定した運転状態において、目標収量設定部1201で設定される目標収量が得られるようにプラント機器P0を動作させる運転パラメータが決定される。図8は、収量設定期間が5日00時間に設定されていることを示している。   The yield setting period setting unit 1202 sets the yield setting period for the target yield set in the target yield setting unit 1201. Similar to the target yield setting unit 1201, the yield setting period setting unit 1202 sets the yield setting period to a desired numerical value by operating a slide bar that slides between 1 hour and 90 days. For example, when the yield is increased in the short term, the yield setting period is set short. If the yield setting period is shortened, the operation parameters for operating the plant equipment P0 so that the target yield set by the target yield setting unit 1201 can be obtained at a load with a high probability that no failure or the like will occur in the plant equipment P0 because it is short. It is determined. On the other hand, when the yield setting period is lengthened, the operating parameters for operating the plant equipment P0 are determined so that the target yield set by the target yield setting unit 1201 can be obtained in a long-term stable operating state. FIG. 8 shows that the yield setting period is set to 00 hours on the 5th.

設定ボタン1203は、目標収量設定部1201及び収量設定期間設定部1202で設定された目標収量と収量設定期間を確定させて登録させるボタンである。リセットボタン1204は、目標収量設定部1201及び収量設定期間設定部1202で設定された目標収量と収量設定期間を初期値にリセットするボタンである。   The setting button 1203 is a button for confirming and registering the target yield and the yield setting period set by the target yield setting unit 1201 and the yield setting period setting unit 1202. A reset button 1204 is a button for resetting the target yield and the yield setting period set by the target yield setting unit 1201 and the yield setting period setting unit 1202 to initial values.

また、目標収量設定画面1000は、運転状態設定部1250を有する。運転状態設定部1250は、運転指示変更ボタン1251、危険状態登録ボタン1252、及び運転パラメータ表示部1253を有する。   The target yield setting screen 1000 has an operation state setting unit 1250. The driving state setting unit 1250 includes a driving instruction change button 1251, a dangerous state registration button 1252, and a driving parameter display unit 1253.

補助的な機能として運転指示変更ボタン1251は、図2の決定部104で決定された運転パラメータ又は運転指示部105で出力された運転指示を変更するためのボタンである。例えば、運転パラメータ表示部1253に表示された運転パラメータをボードオペレータが認識して、決定部104において決定された運転パラメータに不具合があると判断した場合、ボードオペレータは運転指示変更ボタン1251を操作することにより決定された運転パラメータを変更することができる。機械学習においては、模擬危険状態として設定されていない未知の運転状態となる運転パラメータが決定される場合があり、ボードオペレータは決定された運転パラメータに問題を発見する場合がある。運転指示変更ボタン1251を設けることにより、機械学習の不備をボードオペレータが補うことができる。   As an auxiliary function, the operation instruction change button 1251 is a button for changing the operation parameter determined by the determination unit 104 in FIG. 2 or the operation instruction output by the operation instruction unit 105. For example, when the board operator recognizes the operation parameter displayed on the operation parameter display unit 1253 and determines that the operation parameter determined by the determination unit 104 is defective, the board operator operates the operation instruction change button 1251. It is possible to change the operating parameters determined by this. In machine learning, there are cases where an operation parameter that is an unknown operation state that is not set as a simulated dangerous state is determined, and the board operator may find a problem with the determined operation parameter. By providing the operation instruction change button 1251, the board operator can make up for inadequate machine learning.

危険状態登録ボタン1252は、図4で説明した模擬危険状態を追加するためのボタンである。ボードオペレータは、運転パラメータ表示部1253に表示された運転パラメータがプラント機器P0を危険な状態とするものであると判断した場合、危険状態登録ボタン1252を操作することにより、その運転パラメータによる運転状態を模擬危険状態として追加して学習させることができる。追加する模擬危険状態に対しては、図5で説明したA〜Cのレベルを設定することができるものとする。   The dangerous state registration button 1252 is a button for adding the simulated dangerous state described with reference to FIG. When the board operator determines that the operation parameter displayed on the operation parameter display unit 1253 is to put the plant device P0 in a dangerous state, the board operator operates the dangerous state registration button 1252 to operate the operation state based on the operation parameter. Can be learned as a simulated dangerous state. Assume that the levels A to C described in FIG. 5 can be set for the simulated dangerous state to be added.

以上説明した様に、本実施形態のプラント制御装置は、プラントが危険になる運転状態を模擬的に表した模擬危険状態を登録する模擬危険状態登録部と、前記プラントの運転状態を取得する運転状態取得部と、取得された前記運転状態と登録された前記模擬危険状態とを学習して、前記プラントの運転モデルを生成する学習部と、取得された前記運転状態と生成された前記運転モデルとに基づき、前記プラントの運転パラメータを決定する決定部と、決定された前記運転パラメータに基づき前記プラントの運転を指示する運転指示部とを備えることにより、安全性が高くコスト低減が可能なプラント制御装置を提供することができる。   As described above, the plant control apparatus according to the present embodiment includes a simulated dangerous state registration unit that registers a simulated dangerous state that simulates an operational state in which the plant is dangerous, and an operation that acquires the operational state of the plant. A learning unit for learning a state acquisition unit, the acquired operation state and the registered simulated dangerous state, and generating an operation model of the plant, and the acquired operation state and the generated operation model A determination unit that determines an operation parameter of the plant, and an operation instruction unit that instructs the operation of the plant based on the determined operation parameter. A control device can be provided.

なお、上述したプラント制御装置1は、上述した機能を有する装置であればよく、例えば、複数の装置の組合せで構成されてそれぞれの装置を通信可能に接続したシステムで実現されるものであってもよい。また、プラント制御装置1は、図1で説明した、運転制御装置4、保全機器6又はフィールドオペレータ端末7の機能の一部として実現されるものであってもよい。なお、製造実行システム3、運転制御装置4についてもプラント制御装置1と同様に、複数の装置の組合せで構成されてそれぞれの装置を通信可能に接続したシステムで実現されるもの等であってもよい。   In addition, the plant control apparatus 1 mentioned above should just be an apparatus which has the function mentioned above, for example, it is implement | achieved by the system which was comprised by the combination of the some apparatus and connected each apparatus so that communication was possible. Also good. Moreover, the plant control apparatus 1 may be implement | achieved as a part of function of the operation control apparatus 4, the maintenance apparatus 6, or the field operator terminal 7 demonstrated in FIG. Note that the manufacturing execution system 3 and the operation control device 4 may be realized by a system configured by combining a plurality of devices and communicably connecting the devices, like the plant control device 1. Good.

また、本実施形態のプラント制御方法は、プラントの運転状態を取得する運転状態取得ステップと、前記プラントが危険になる前記運転状態を模擬的に表した模擬危険状態を登録する模擬危険状態登録ステップと、取得された前記運転状態と登録された前記模擬危険状態とを学習して、前記プラントの運転モデルを生成する学習ステップと、取得された前記運転状態と生成された前記運転モデルとに基づき、前記プラントの運転パラメータを決定する決定ステップと、決定された前記運転パラメータに基づき前記プラントの運転を指示する運転指示ステップとを含むことにより、安全性が高くコスト低減が可能なプラント制御方法を提供することができる。   Further, the plant control method of the present embodiment includes an operation state acquisition step for acquiring the operation state of the plant, and a simulated danger state registration step for registering a simulated danger state that represents the operation state that makes the plant dangerous. And learning step of learning the acquired operation state and the registered simulated dangerous state to generate an operation model of the plant, and based on the acquired operation state and the generated operation model A plant control method capable of reducing the cost with high safety by including a determination step for determining an operation parameter of the plant and an operation instruction step for instructing the operation of the plant based on the determined operation parameter. Can be provided.

なお、本実施形態のプラント制御方法における上記各ステップの実行順序は上記ステップの記載順序に限定されるものではなく、任意の順序で実行されるものであってもよい。   In addition, the execution order of each said step in the plant control method of this embodiment is not limited to the description order of the said step, You may perform in arbitrary orders.

また、本実施形態で説明した装置を構成する機能を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、当該記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、本実施形態の上述した種々の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。   Further, a program for realizing the functions constituting the apparatus described in the present embodiment is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read into a computer system and executed. Thus, the various processes described above in the present embodiment may be performed. Here, the “computer system” may include an OS and hardware such as peripheral devices. Further, the “computer system” includes a homepage providing environment (or display environment) if a WWW system is used. The “computer-readable recording medium” means a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, a writable nonvolatile memory such as a flash memory, a portable medium such as a CD-ROM, a hard disk built in a computer system, etc. This is a storage device.

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory))のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。   Further, the “computer-readable recording medium” refers to a volatile memory (for example, DRAM (Dynamic) in a computer system serving as a server or a client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. Random Access Memory)) that holds a program for a certain period of time is also included. The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what implement | achieves the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, and what is called a difference file (difference program) may be sufficient.

以上、本発明の実施形態について、図面を参照して説明してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲においての種々の変更も含まれる。   The embodiment of the present invention has been described above with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes various modifications within the scope of the present invention. It is.

1 プラント制御装置
2 基幹業務システム
3 製造実行システム
4 運転制御装置
5 操作盤
6 保全機器
7 フィールドオペレータ端末
11 CPU
12 RAM
13 ROM
14 HDD
15 表示装置
16 入力装置
17 通信I/F
19 バス
101 模擬危険状態登録部
102 運転状態取得部
103 学習部
104 決定部
105 運転指示部
106 目標収量取得部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plant control apparatus 2 Core business system 3 Manufacturing execution system 4 Operation control apparatus 5 Operation panel 6 Maintenance equipment 7 Field operator terminal 11 CPU
12 RAM
13 ROM
14 HDD
15 Display device 16 Input device 17 Communication I / F
19 Bus 101 Simulated dangerous state registration unit 102 Driving state acquisition unit 103 Learning unit 104 Determination unit 105 Driving instruction unit 106 Target yield acquisition unit

Claims (10)

プラントが危険になる運転状態を模擬的に表した模擬危険状態を登録する模擬危険状態登録部と、
前記プラントの運転状態を取得する運転状態取得部と、
取得された前記運転状態と登録された前記模擬危険状態とを学習して、前記プラントの運転モデルを生成する学習部と、
取得された前記運転状態と生成された前記運転モデルとに基づき、前記プラントの運転パラメータを決定する決定部と、
決定された前記運転パラメータに基づき前記プラントの運転を指示する運転指示部と
を備え、
前記学習部は、取得された前記運転状態と登録された前記模擬危険状態とを前記運転状態の不適合さを示す損失関数として学習し、前記運転状態と前記損失関数とを対応付けて前記運転モデルを生成し、
前記決定部は、取得された前記運転状態の前記損失関数を算出し、生成された前記運転モデルに基づき、前記損失関数を減少させる前記運転パラメータを決定する、プラント制御装置。
A simulated dangerous state registration unit for registering a simulated dangerous state that simulates the operating state in which the plant is dangerous;
An operation state acquisition unit for acquiring the operation state of the plant;
A learning unit that learns the acquired operation state and the registered simulated dangerous state, and generates an operation model of the plant;
A determination unit that determines an operation parameter of the plant based on the acquired operation state and the generated operation model;
Bei example a driving instruction unit based on the determined the operating parameters for instructing the operation of the plant,
The learning unit learns the acquired driving state and the registered simulated dangerous state as a loss function indicating incompatibility of the driving state, and associates the driving state with the loss function to associate the driving model. Produces
The said determination part is a plant control apparatus which calculates the said loss function of the acquired said operation state, and determines the said operation parameter which decreases the said loss function based on the produced | generated operation model .
前記学習部は、学習した前記模擬危険状態において前記損失関数が増大するように前記運転モデルを生成する、請求項1に記載のプラント制御装置。 The plant control device according to claim 1 , wherein the learning unit generates the operation model such that the loss function increases in the learned simulated dangerous state. 前記運転指示部は、前記運転状態を調節する機器に対して前記プラントの運転を指示する、請求項1または2に記載のプラント制御装置。 The plant control device according to claim 1 , wherein the operation instruction unit instructs the device that adjusts the operation state to operate the plant. 前記運転指示部は、前記プラントを調節する機器を操作する作業者に対して前記プラントの運転を指示する、請求項1から3のいずれか1項に記載のプラント制御装置。 The plant control device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the operation instruction unit instructs an operator who operates an apparatus for adjusting the plant to operate the plant. 前記プラントの目標収量を取得する目標収量取得部をさらに備え、
前記決定部は、取得された前記目標収量が変更された場合には、前記運転モデルに基づき、前記模擬危険状態を回避するように前記運転パラメータを決定する、請求項1から4のいずれか1項に記載のプラント制御装置。
A target yield acquisition unit for acquiring the target yield of the plant;
The said determination part determines the said operation parameter so that the said simulated dangerous state may be avoided based on the said driving model, when the acquired said target yield is changed, The any one of Claim 1 to 4 The plant control apparatus according to item.
前記目標収量取得部は、前記目標収量の設定期間をさらに取得し、
前記決定部は、取得された前記設定期間における目標収穫量に基づき前記運転パラメータを決定する、請求項5に記載のプラント制御装置。
The target yield acquisition unit further acquires a set period of the target yield,
The plant control device according to claim 5 , wherein the determination unit determines the operation parameter based on the acquired target harvest amount in the set period.
プラントの機器を制御する運転制御部と、
前記機器の動作状態を管理する製造実行部と、
前記プラントが危険になる運転状態を模擬的に表した模擬危険状態を登録する模擬危険状態登録部と、
前記プラントの運転状態を取得する運転状態取得部と、
取得された前記運転状態と登録された前記模擬危険状態とを学習して、前記プラントの運転モデルを生成する学習部と、
取得された前記運転状態と生成された前記運転モデルとに基づき、前記プラントの運転パラメータを決定する決定部と、
決定された前記運転パラメータに基づき前記運転制御部に対して前記プラントの運転を指示する運転指示部と
を備え、
前記学習部は、取得された前記運転状態と登録された前記模擬危険状態とを前記運転状態の不適合さを示す損失関数として学習し、前記運転状態と前記損失関数とを対応付けて前記運転モデルを生成し、
前記決定部は、取得された前記運転状態の前記損失関数を算出し、生成された前記運転モデルに基づき、前記損失関数を減少させる前記運転パラメータを決定する、プラント制御装置。
An operation control unit for controlling plant equipment;
A manufacturing execution unit for managing the operating state of the device;
A simulated dangerous state registration unit for registering a simulated dangerous state that simulates an operational state in which the plant is dangerous;
An operation state acquisition unit for acquiring the operation state of the plant;
A learning unit that learns the acquired operation state and the registered simulated dangerous state, and generates an operation model of the plant;
A determination unit that determines an operation parameter of the plant based on the acquired operation state and the generated operation model;
E Bei the operation instruction section for instructing the operation of the plant with respect to the operation control unit based on the determined the operating parameters,
The learning unit learns the acquired driving state and the registered simulated dangerous state as a loss function indicating incompatibility of the driving state, and associates the driving state with the loss function to associate the driving model. Produces
The said determination part is a plant control apparatus which calculates the said loss function of the acquired said operation state, and determines the said operation parameter which decreases the said loss function based on the produced | generated operation model .
プラントが危険になる運転状態を模擬的に表した模擬危険状態を登録する模擬危険状態登録ステップと、
前記プラントの運転状態を取得する運転状態取得ステップと、
取得された前記運転状態と登録された前記模擬危険状態とを学習して、前記プラントの運転モデルを生成する学習ステップと、
取得された前記運転状態と生成された前記運転モデルとに基づき、前記プラントの運転パラメータを決定する決定ステップと、
決定された前記運転パラメータに基づき前記プラントの運転を指示する運転指示ステップと
を含み、
前記学習ステップは、取得された前記運転状態と登録された前記模擬危険状態とを前記運転状態の不適合さを示す損失関数として学習し、前記運転状態と前記損失関数とを対応付けて前記運転モデルを生成し、
前記決定ステップは、取得された前記運転状態の前記損失関数を算出し、生成された前記運転モデルに基づき、前記損失関数を減少させる前記運転パラメータを決定する、プラント制御方法。
A simulated dangerous state registration step for registering a simulated dangerous state that simulates an operational state in which the plant is dangerous;
An operation state acquisition step of acquiring the operation state of the plant;
A learning step of learning the acquired operating state and the registered simulated dangerous state, and generating an operating model of the plant,
A determination step for determining an operation parameter of the plant based on the acquired operation state and the generated operation model;
Based on the determined the operating parameters see contains an operation instruction step for instructing the operation of the plant,
The learning step learns the acquired driving state and the registered simulated dangerous state as a loss function indicating incompatibility of the driving state, and associates the driving state with the loss function to associate the driving model. Produces
The plant control method , wherein the determining step calculates the loss function of the acquired operating state, and determines the operating parameter for decreasing the loss function based on the generated operating model .
プラントが危険になる運転状態を模擬的に表した模擬危険状態を登録する模擬危険状態登録処理と、
前記プラントの運転状態を取得する運転状態取得処理と、
取得された前記運転状態と登録された前記模擬危険状態とを学習して、前記プラントの運転モデルを生成する学習処理と、
取得された前記運転状態と生成された前記運転モデルとに基づき、前記プラントの運転パラメータを決定する決定処理と、
決定された前記運転パラメータに基づき前記プラントの運転を指示する運転指示処理とをコンピュータ実行させるプラント制御プログラムであって
前記学習処理は、取得された前記運転状態と登録された前記模擬危険状態とを前記運転状態の不適合さを示す損失関数として学習し、前記運転状態と前記損失関数とを対応付けて前記運転モデルを生成し、
前記決定処理は、取得された前記運転状態の前記損失関数を算出し、生成された前記運転モデルに基づき、前記損失関数を減少させる前記運転パラメータを決定する、プラント制御プログラム。
A simulated dangerous state registration process for registering a simulated dangerous state that simulates the operating state in which the plant is dangerous,
An operation state acquisition process for acquiring the operation state of the plant;
A learning process of learning the acquired operating state and the registered simulated dangerous state, and generating an operating model of the plant,
A determination process for determining operating parameters of the plant based on the acquired operating state and the generated operating model;
A plant control program for causing a computer to execute an operation instruction process for instructing operation of the plant based on the determined operation parameter,
The learning process learns the acquired driving state and the registered simulated dangerous state as a loss function indicating incompatibility of the driving state, and associates the driving state with the loss function to associate the driving model. Produces
The said determination process is a plant control program which calculates the said loss function of the acquired said operation state, and determines the said operation parameter which decreases the said loss function based on the produced | generated operation model .
プラントが危険になる運転状態を模擬的に表した模擬危険状態を登録する模擬危険状態登録処理と、
前記プラントの運転状態を取得する運転状態取得処理と、
取得された前記運転状態と登録された前記模擬危険状態とを学習して、前記プラントの運転モデルを生成する学習処理と、
取得された前記運転状態と生成された前記運転モデルとに基づき、前記プラントの運転パラメータを決定する決定処理と、
決定された前記運転パラメータに基づき前記プラントの運転を指示する運転指示処理とをコンピュータ実行させるプラント制御プログラムを記録した記録媒体であって、
前記学習処理は、取得された前記運転状態と登録された前記模擬危険状態とを前記運転状態の不適合さを示す損失関数として学習し、前記運転状態と前記損失関数とを対応付けて前記運転モデルを生成し、
前記決定処理は、取得された前記運転状態の前記損失関数を算出し、生成された前記運転モデルに基づき、前記損失関数を減少させる前記運転パラメータを決定する、記録媒体。
A simulated dangerous state registration process for registering a simulated dangerous state that simulates the operating state in which the plant is dangerous,
An operation state acquisition process for acquiring the operation state of the plant;
A learning process of learning the acquired operating state and the registered simulated dangerous state, and generating an operating model of the plant,
A determination process for determining operating parameters of the plant based on the acquired operating state and the generated operating model;
A recording medium recording a plant control program for causing a computer to execute an operation instruction process for instructing operation of the plant based on the determined operation parameter ,
The learning process learns the acquired driving state and the registered simulated dangerous state as a loss function indicating incompatibility of the driving state, and associates the driving state with the loss function to associate the driving model. Produces
The determination process calculates the loss function of the acquired operation state, and determines the operation parameter for decreasing the loss function based on the generated operation model .
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